[發(fā)明專利]在沼氣發(fā)酵機(jī)啟動及停機(jī)時減少甲烷殘料的方法及實(shí)施該方法的沼氣系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980147897.8
• 申請日: 2009-12-01
• 公開（公告）號: CN102232108A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·盧茨
• 申請（專利權(quán)）人: 貝肯能量科技股份兩合公司
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C10L3/10;C12P5/02
• 代理公司: 北京市浩天知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11276
• 代理人: 雒純丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種在沼氣發(fā)酵系統(tǒng)操作時減少甲烷殘料的方法，該沼氣發(fā)酵系統(tǒng)包括至少一沼氣發(fā)酵機(jī)。

背景技術(shù)

所謂的「干式發(fā)酵」是一種可以讓由農(nóng)業(yè)、由有機(jī)廢棄物，以及從公共花園及公園地區(qū)產(chǎn)生的可傾倒生物物質(zhì)甲烷化，而不須將上述物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為可泵送的液態(tài)物質(zhì)。將干燥物質(zhì)部分高達(dá)50％的生物物質(zhì)發(fā)酵已經(jīng)成為可能。這種干式發(fā)酵方法發(fā)表于例如歐洲專利EP0934998號專利中。

在「干式」發(fā)酵的技術(shù)中，要用來發(fā)酵的材料并不攪拌成為液相，而如進(jìn)行例如有機(jī)廢棄物的液態(tài)發(fā)酵一般，反而是將引進(jìn)發(fā)酵機(jī)的要發(fā)酵的底物，并通過在發(fā)酵機(jī)底部抽除滲透液然后從該生物物質(zhì)上方噴灑的方式，使其永久保持潮濕。利用這種方式可以達(dá)到細(xì)菌所需的最佳化生存條件。在該滲透液的再度循環(huán)過程中，也可另外調(diào)控其溫度，同時也可以加入添加物，以達(dá)到工序的最佳化。

從國際專利申請WO02/06439號專利中可知，可以一種生物反應(yīng)器或者發(fā)酵機(jī)，具有稱為預(yù)制型車庫(pre-fabricated?garage)，可以遵照該干式發(fā)酵的原理，以所謂批次化作業(yè)方式運(yùn)轉(zhuǎn)。先以預(yù)先發(fā)酵的材料接種，再將要發(fā)酵的物質(zhì)使用輪式裝載機(jī)裝入發(fā)酵機(jī)。該發(fā)酵槽具有車庫型的構(gòu)造，以氣密閘門關(guān)閉。該生物物質(zhì)在與空氣隔離的環(huán)境內(nèi)發(fā)酵，過程中不再攪拌，并且也不再加入其它的材料。該發(fā)酵材料所產(chǎn)生的滲透液是從排放通道排出，暫時存放在桶中，然后又從該待發(fā)酵物質(zhì)上方噴灑，以進(jìn)行加濕。該發(fā)酵過程是在34到37攝氏度的中等溫度范圍內(nèi)發(fā)生，而溫度的調(diào)控則是使用地板及隔墻加溫方式達(dá)成。

所產(chǎn)生的沼氣可以在熱電共生單元(Blockheizkrafwerk-BHKW)中加以利用，用來產(chǎn)生電能及熱能。為能確保沼氣能夠不中斷、充足的供應(yīng)到該熱電共生單元，可以在該干式發(fā)酵工廠中使用幾個發(fā)酵槽。在滯留末期，發(fā)酵機(jī)容積是完全空的，然后重新裝載物質(zhì)。發(fā)酵后的基質(zhì)將供應(yīng)到較后的堆肥工序，以形成有機(jī)肥料，而與傳統(tǒng)的堆肥相似。

由于采用批次化作業(yè)，單個發(fā)酵機(jī)必須要經(jīng)常停機(jī)，即，沼氣的生產(chǎn)必須中斷。停機(jī)后將發(fā)酵后的生物物質(zhì)從各個發(fā)酵機(jī)中移除，將新的生物物質(zhì)加入到發(fā)酵機(jī)中，然后再重新開始沼氣的生產(chǎn)。在新加入的生物物質(zhì)開始發(fā)酵的啟始階段，在所產(chǎn)生的沼氣中起始甲烷含量會相當(dāng)?shù)停叶趸家约暗暮繒喈?dāng)高，以至于無法在熱電共生單元中直接使用該沼氣。此外，對該批次化作業(yè)已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的并聯(lián)發(fā)酵機(jī)中的混合也不可能，因?yàn)樵趧倓偧尤胄挛锪系陌l(fā)酵機(jī)內(nèi)所產(chǎn)生的沼氣量過低，結(jié)果總氣體流量不足以供應(yīng)在熱氣共生單元中利用。取決于容器尺寸以及沼氣的種類與特性不同而有差異，新加入物料的發(fā)酵機(jī)須花費(fèi)5到12小時，所產(chǎn)生的沼氣才能達(dá)到夠供熱電共生單元利用的量，或者達(dá)到能夠與已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)較長時間的發(fā)酵機(jī)所產(chǎn)生的沼氣混合。在該新加入物料的發(fā)酵機(jī)的啟動階段，所產(chǎn)生的沼氣具有較低的甲烷含量，因此在作法上是將沼氣直接排放到大氣中，如果甲烷含量較高，則將之燒除。因此，所產(chǎn)生的甲烷中有一部份未加利用，成為所謂甲烷殘料。

歐洲專利申請DE?10?2007?024911.1以及歐洲專利EP?08?156?915.4都是由本案申請人所申請，根據(jù)德國專利法第3(2)條規(guī)定，構(gòu)成本案的先前技術(shù)。其中揭示以多數(shù)的發(fā)酵機(jī)并行運(yùn)轉(zhuǎn)，并以共同的沼氣管線將所產(chǎn)生的沼氣輸送到氣體處理裝置。在該氣體處理裝置中，通過將氮以及二氧化碳濾除的方式提高甲烷的含量。由于該氣體處理裝置設(shè)置在共同的沼氣管線，因此只能用來提高在該共同沼氣管線內(nèi)的混合沼氣的氣體質(zhì)量，而無法提高在各個發(fā)酵機(jī)內(nèi)直接產(chǎn)生的沼氣質(zhì)量。結(jié)果，并無法降低所產(chǎn)生的甲烷殘料量，特別是在新加入物料的發(fā)酵機(jī)啟始階段。

在德國專利申請DE?10047264A1中揭示一種含有甲烷的沼氣的利用方法，其中利用氣體處理單元將沼氣分成甲烷含量較高的分流，以及甲烷含量較低的分流。該甲烷含量較高的分流乃是供應(yīng)到氣體發(fā)動機(jī)作為燃料，而該甲烷含量較低的分流則是循環(huán)回到該沼氣產(chǎn)生工序中。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的乃是提供一種減少甲烷殘料的方法，以及一種使用這種方法的沼氣系統(tǒng)。

上述目的可由權(quán)利要求1、5、6、8、10、13以及14所述的技術(shù)特征加以達(dá)成。